Будівництво станції розпочалося у 1913 році, відкрита 1914 року. Після відкриття руху поїздів на Подільській залізниці за маршрутом Проскурів — Шепетівка та Кам'янець-Подільський, саме станція Гречани стала великим залізничним вузлом. Впродовж масштабних війн станція Гречани відігравала значну роль у стратегічному плані, ніж місто Проскурів (нині — Хмельницький). Навіть перший в історії міста наліт ворожої авіації, що стався під час Першої світової війни у 1915 році, був спрямований не стільки на Проскурів, скільки на Гречани. Під час Другої світової війни станція була в полі «особливої» уваги німецьких окупантів. Однак це не завадило місцевим залізничникам вже у 1941 році створити підпільну антифашистську групу, яка виводила з ладу техніку, зривала рух поїздів, проводила інші диверсії. У березні 1944 року, під час наступу в ході Проскурівсько-Чернівецької операції частин 127-ї стрілецької дивізії в складі 1-го Українського фронту, за станцію Гречани велися запеклі бої[1].
На пероні станції встановлено пам'ятник Герою Радянського Союзу Івану Філіппову.
До 18 березня 2020 року курсував рейковий автобус сполученням Хмельницький — Гречани — Вінниця (скасований після введення карантинних обмежень, зпричинених розповсюдженням COVID-19, та досі рух не відновлений).